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Procédé de fabrication de caoutchouc cellulaire et poreux.
La présente invention a pour objet la fabrication de caoutchouc cellulaire et poreux ainsi que d'objets faits en caoutchouc de ce genre, en partant de latex et d'autres dispersions aqueuses du caoutchouc, le terme "caoutchouc" dé- signant tant le caoutchouc mou que le caoutchouc durci (éboni- te) et non seulement le caoutchouc naturel vrai, mais aussi, d'une façon générale la gutta-percha et d'autres résines na- turelles similaires, et le caoutchouc artificiel ou des sub- stances artificielles analogues.
Le terme "cellulaire" désigne du caoutchouc dont les cellules ne communiquent pas entre elles,, contrairement
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au caoutchouc "poreux" dont les cellules communiquent entre elles, ce qui rend ce caoutchouc absorbant à la façon d'une éponge naturelle.
On connait plusieurs procédés de fabrication de caoutchouc cellulaire ou poreux à partir du latex et d'autres dispersions aqueuses du caoutchouc, notamment:
1) Un procédé consistant à engendrer dans la masse de latex, par des moyens chimiques ou biologiques, des bulles de gaz, ce que l'on peut faire avant ou pendant la coagulation de la masse, ou encore pendant la vulcanisation.
2) Un procédé consistant à répartir dans la masse de latex une matière solide formant des noyaux de forme et de dimensions correspondant à celles des cellules ou cavités que l'on désire produire dans le caoutchouc; à provoquer la coagulation de la masse renfermant cette matière disséminée; et à extraire cette matière de la masse coagulée ou vulcanisée dans laquelle persistent, à la place des particules de matiè- re extraites, des cavités formant des cellules ou pores.
3) Un procédé consistant à incorporer dans la masse de latex, une matière finement divisée dont les pores contien- nent, en occlusion, de l'air ou d'autres gaz susceptibles de se dégager par l'effet de la chaleur ; coaguler la masse ren- fermant cette matière disséminée et à vulcaniser la masse coa- gulée de façon que la chaleur de vulcanisation ait pour effet de dégager le gaz de la matière génératrice de gaz répartie dans la masse coagulée, ce qui donne, par conséquent, au pro- duit une structure cellulaire ou poreuse.
4) Un procédé consistant à introduire dans la masse de latex un mélange de gaz dont l'un possède, vis-à-vis du latex, des propriétés coagulantes, tandis que l'autre est un gaz diluant inerte, ce mélange étant introduit dans le latex
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de façon à y former des bulles de grandeur déterminée qui montent à travers la masse de latex, vers la surface où elles forment une masse cellulaire coagulée et cohérente.
5) Un procédé consistant à convertir une masse de latex en écume, par agitation mécanique avec l'intervention, éventuellement,d'un agent producteur d'écume, avec ou sans introduction, dans le latex, de bulles de gaz inerte ; pro- voquer, par coagulation, la prise du latex, par exemple après avoir introduit le latex dans un moule servant à façonner l'objet désiré, et à vulcaniser ensuite l'écume coagulée.
Tous ces procédés qui se prètent, dans une mesure variable à la production de certains genres de caoutchouc cell laire ou poreux ou à la fabrication de certains genres déter- minés d'articles, sont parfois difficilement applicables à la fabrication d'autres genres de caoutchouc ou objets. Ainsi, le dernier des procédés connus mentionnés ci-dessus, qui est basé sur la formation d'écume, convient lorsque l'objet à ob- tenir doit se comprimer facilement, mais fait souvent défaut s'il s'agit de créer dans le caoutchouc des cellules de forme régulière, uniformément réparties.
La présente invention a pour objet un procédé per- fectionné qui s'exécute facilement et rapidement et permet d'obtenir une structure cellulaire régulière, avec des cellu- les de dimensions prédéterminées, réparties d'une façon pré- déterminée également, et présentant une' proportion prédétermi- née de vides, cette proportion étant le rapport entre le volum des creux ou cellules au volume totale de la matière finie.
Suivant l'invention, le procédé de fabrication de caoutchouc ou d'articles de caoutchouc cellulaire ou poreux, à partir du latex ou de dispersions aqueuses de caoutchouc si-
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milaires, par la coagulation des dispersions en présence de bulles de gaz réparties dans les dispersions, est caractérisé en ce qu'on mélange à la dispersion une écume préparée séparé- ment à l'aide du gaz formant des bulles.
De préférence, le degré de division et la quantité introduite de cette écume sont choisis de façon à donner au produit final le volume et la proportion de vides désirés.
En introduisant, dans la dispersion, le gaz conformé- ment à l'invention, c'est-à-dire sous forme d'une écume prépa- rée séparément, on peut facilement arriver à ce que la masse cellulaire coagulée et, par conséquent, la matière vulcanisée obtenue ultérieurement, ait le volume prédéterminé car la quantité de gaz nécessaire pour arriver à ce volume se calcule facilement d'avance et s'introduit entièrement et sans pertes dans la dispersion à laquelle on mélange l'écume.
En outre, comme une écume parfaitement uniforme s'obtient facilement par divers procédés et dispositifs connus, on peut non seule- ment prédéterminer le volume du caoutchouc cellulaire coagulé et du produit qui en est obtenu ultérieurement, mais assurer aussi la régularité de la structure cellulaire de la masse coagulée et du produit résultant et, en choisissant une quan- tité appropriée de gaz pour former l'écume et en donnant aux bulles de celle-ci des dimensions appropriées, on peut prédé- terminer exactement la grandeur des cellules et l'épaisseur de leurs parois dans le caoutchouc coagulé et par conséquent aussi dans le caoutchouc cellulaire obtenu ultérieurement.
La masse d'écume introduite dans la dispersion peut y être uniformément répartie par tout moyen approprié. Il est généralement nécessaire d'agiter la masse, d'une façon ou d'autre, par exemple dans un des nombreux appareils employés pour la préparation de mélanges de latex ou bien dans l'appa-
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reil qui a servi à la préparation de l'écume, en réduisant. nécessaire, la vitesse de l'agitateur.
Il est entendu également que le coagulat cellula: obtenu au cours du procédé, s'il ne résulte pas d'une disp sion prévulcanisée, doit être soumis à la vulcanisation et séchage final, éventuellement avec lavage avant, pendant ou après la vulcanisation.
Le terme "dispersion aqueuse de caoutchouc" emple dans cette description se rapporte à des latex naturels de caoutchouc, de gutta percha etc, avec teneur normale en cac chouc ou à l'état concentré,vulcanisés ou non,conservés, exemple à l'aide d'ammoniaque, ou non conservés; ce terme : rapporte également aux dispersions artificielles, par exemp caoutchouc synthétique, de caoutchouc régénéré ou autres.
La dispersion peut contenir non seulement des age de vulcanisation, mais aussi des charges, des substances pr servant le caoutchouc du vieillissement, des colorants, ou d'autres additions encore, utilisées dans l'industrie du ca chouc.
La dispersion de caoutchouc doit être suffisammer. visqueuse pour que les bulles de l'écume incorporée ne puis monter à la surface et désordonner ainsi leur répartition d la masse de la dispersion, après que l'écume a été mélangée la masse et avant la prise de celle-ci par suite de la coag lation partielle ou complète. Le degré désiré de viscosité la dispersion peut s'obtenir par l'adjonction, à celle-ci, des substances connues servant à épaissir le latex.
D'autre part, si le coagulant employé devient actif sous l'influenc la chaleur (comme les coagulants décrits dans les brevets a glais 284.608, 292.964, 330.520, 335.621 et 351.012) ou apr un certain laps de temps, il peut être inutile d'ajouter au
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tex un agent qui en augmente la viscosité, car l'addition des coagulants mentionnés a déjà pour effet d'accroître la visco- sité de la dispersion à laquelle ces coagulants sont incorpo- rés dans la proportion nécessaire pour la réalisation du pro- cédé suivant l'invention.
La coagulation du mélange de la dispersion de caout- chouc et de l'écume peut s'effectuer suivant le type de coa- gulant employé, en chauffant le mélange à la température re- quise, ou en le laissant reposer, à la température ordinaire.
Le ou les coagulants peuvent s'introduire dans la dispersion avant ou après l'incorporation de l'écume. Dans ce dernier cas, le milieu liquide de l'écume peut contenir le ou les coagulants qu'on désire ajouter. Ou bien, le ou les coagu- lants peuvent s'introduire par après, c'est-à-dire dans le mé- lange de dispersion et d'écume.
Si on le désire, la dispersion peut, en outre, con- tenir une substance qui n'est pas elle même un coagulant pour la dispersion, au moins à la température normale, mais qui, dans le mélange de dispersion et d'écume,peut réagir avec une autre substance incorporée avec le milieu liquide de l'écume, pour produire un coagulant dans le mélange même . Ce coagulant peut agir soit à froid (de préférence après un certain laps de temps),, soit à une température élevée.
Ainsi, par exemple, un latex d'une teneur de 50 % en caoutchouc sec, conservé à l'ai- de de 0,5 $ d'ammoniaque, peut être additionné de 1 % de diphé- nyl-guanidine, tandis que le milieu liquide de l'écume est ad- ditionné d'une solution d'acétate d'ammonium d'une concentra- tion de 20 %; la quantité de solution d'acétate d'ammonium peut varier suivant la vitesse désirée de la coagulation et/ou sui- vant la température à laquelle celle-ci est effectuée.
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On peut coaguler le mélange de dispersion et d'écume soit dans un moule, soit après l'avoir façonné ou étendu comme on le désire, par exemple sur un tissu.
Suivant la nature du coagulant employé, on peut ef- fectuer la coagulation soit en laissant le mélange de disper- sion et d'écume reposer pendant un temps suffisant pour que la coagulation s'accomplisse, soit, ce qui est préférable, en por- tant le mélange à une température appropriée.
La substance coagulée peut ensuite être soumise à la vulcanisation et, dans le cas où celle-ci s'opère par la chaleur,la coagulation et la vulcanisation peuvent s'effectuer simultanément.
Si le mélange de dispersion et d'écume est coagulé et vulcanisé par la chaleur, il est préférable d'effectuer la ou les opérations dans des conditions qui empêchent l'évapora- tion de l'eau contenue dans la dispersion ou l'écume, car une telle évaporation aurait pour effet de contrecarrer la régula- rité et le caractère prédéterminé de la structure cellulaire du produit.
Le milieu liquidée de l'écume est de préférence un liquide aqueux contenant un agent générateur d'écume, par exemple un alcali, ou du savon ammonique ou de la saponine qui crée ou accroît les propriétés émulsives du liquide.
On comprend que l'écume doit être suffisamment ferme et résistante pour que l'on puisse l'incorporer intacte dans la dispersion de caoutchouc, c'est-à-dire sans qu'une propor- tion notable de bulles éclatent, ce qui aurait pour effet la perte d'une partie de la quantité prédéterminée de gaz conte- nu dans l'écume. A cet effet, on peut additionner le milieu li quide de l'écume, d'une substance ayant pour fonction d'en ac- croître la viscosité dans la mesure nécessaire pour rendre
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l'écume suffisamment résistante en vue de l'opération que l'on effectue, de telles substances étant, par exemple, l'albumine, la glu, le sucre ou des mélasses. Dans certains cas cette substance additionnelle peut elle-même donner assez d'écume, ce qui permet de ne pas ajouter d'autres agents générateurs d'é- cume comme le savon, la saponine etc.
En ce qui concerne la production d'écume destinée à être incorporée dans le latex ou une autre dispersion, on sait que, lors de la formation d'écume à l'aide d'un gaz et d'un li- quide, la grandeur des bulles augmente avec la vitesse d'agita- tion et diminue ensuite, au cours de l'agitation, les bulles tendant à devenir plus régulières et uniformes.
Si le disposi- tif agitateur est une machine à fouetter usuelle, c'est-à-dire un appareil dont les agitateurs sont constitués par des spires ou des éléments croisés passant, en sens inverses, l'un près de l'autre, la distance entre les agitateurs se déplaçant en sens inverses influence la grandeur des bulles en ce sens que les bulles sont d'autant plus petites que la distance est plus faible ; en réglant, d'une façon appropriée, la distance entre les agitateurs et la vitesse de leur mouvement relatif, il est donc possible de produire une écume composée de bulles extrê- mement fines.
On peut-produire, en effet, des écumes dont les bulles ont pratiquement toute grandeur voulue et, du fait que, comme déjà indiqué, la structure cellulaire de la masse coagu- lée obtenue conformément à l'invention, ainsi que celle du caoutchouc finalement obtenu, est en relation avec la forme des bulles de l'écume introduite dans la dispersion de caout- chouc, il est possible de produire du caoutchouc cellulaire ou poreux dont les cellules ou pores ont pratiquement toute gran- deur voulue,jusqu'à des cellules ou pores de très faible gran- deur.
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A ce propos, on peut remarquer que la présente in- vention donne une solution facile du probléme de la production de caoutchouc ou d'ébonite perméable aux gaz ou aux liquides, la perméabilité pouvant être plus ou moins grande et dépassant celle du caoutchouc et de l'ébonite dits micro-poreux.
D'une façon générale, la masse coagulée obtenue au cours du procédé est de structure cellulaire, les cellules n'étant pas en communication entre elles; en réglant de fa- çon appropriée la nature de l'écume introduite dans la disper- sion et en choisissant en conséquence les conditions de la vulcanisation éventuelle de la masse coagulée, on peut en conserver définitivement la structure, de sorte que le pro- duit final est également cellulaire, avec des cellules qui ne communiquent pas entre elles.
Cependant, si l'on veut obte- nir une matière poreuse, c'est-à-dire une matière de structu- re cellulaire dont les cellules communiquent entre elles com- me celles d'une éponge naturelle, le procédé doit être con- duit de façon à ce que les parois des cellules soient si-minces qu'elle se rompent pendant la vulcanisation par la chaleur ou (si la dispersion employée est une dispersion de latex prévul- canisé ou semi-vulcanisé ou une dispersion vulcanisable à la température normale ou légèrement élevée, ne dépassant pas 60 C) pendant l'échauffement de la masse coagulée, après la vulcanisation,mais avant le séchage final, la rupture des parois des cellules étant due, dans les deux cas, à l'expan- sion du gaz emprisonné dans les cellules.
Après la vulcanisation,, on procède au lavage du pro- duit cellulaire poreux obtenu conformément à l'invention, afin d'éliminer les substances solubles qui ont été employées soit dans la dispersion primitive, soit dans l'écume introduite dans la dispersion, et dont la présence dans le produit fini est indésirable. n
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Les deux exemples ci-après servent à illustrer la façon de réaliser le procédé suivant.l'invention, mais il est entendu que celle-ci n'est nullement limitée aux détails décrits dans les exemples.
EXEMPLE 1.
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On utilise une dispersion de caoutchouc mélangé, ayant la composition suivante:
Latex contenant 55 % de caoutchouc sec et conservé à l'aide de 0,5% d'ammoniaque 180 gr.
Huile minérale 5 "
Oxyde de zinc 1 "
Acétate de zinc(cristallisé dans une solution ammonique) 1 " Diméthyl-dithiocarbamate de zinc 0,4 "
Soufre 2 "
Cette dispersion, qui présente une concentration finale de 50 % en matières solides, est uniformément mélangée avec 120 cm d'une écume obtenue par l'introduction d'air dans une solution aqueuse. à 5 %. de glu, qui renferme 0,5 % d'un savon alcalin favorisant la production d'écume. L'écume est produite dans une machine à fouetter du genre mentionné ci- dessus, dans laquelle les spires sont écartées l'une de l'au- tre de 5 mm. environ.
On remplit un moule du mélange homogène de dispersion et d'écume; on ferme le moule rempli et on le chauffe d'abord, pendant 30 minutes, à 60 C et ensuite, pendant une heure, à 100 Ce
On retire ensuite du moule l'objet moulé et on le lave à l'eau, après quoi on le sèche soigneusement. On obtient
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ainsi une masse cellulaire molle et uniforme, dont le volume est approximativement double de celui que présenterait la mas- se si la dispersion était coagulée et vulcanisée en l'absence d'écume.
Si, dans l'exemple décrit, on avait introduit, dans la même quantité de dispersion, 480 cm3 d'écume en appliquant, au mélange obtenu, le même procédé de coagulation et de vulca- nisation, on serait arrivé à un produit léger et spongieux, dont le volume serait le quintuple, à peu prés, de celui de la masse cellulaire produite conformément à l'exemple.
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On utilise une dispersion de caoutchouc mélangé, ayant la composition suivante:
Latex contenant 55 5 de caoutchouc sec et conservé à l'aide de 0,5% d'ammoniaque 180 gr.
Di-orthotolyl-guanidine le 5 "
Acétate d'ammonium 3 "
Oxyde de zinc 3 "
Soufre 30 "
Dans cette dispersion qui présente une concentration finale de 50 % en matières solides, on répartit uniformément 80 cm3 d'air très finement distribué dans une solution de glu à 7 %, l'écume très fine étant produite dans une machine à fouetter dont les spires sont écartées de 1 mm. environ, et dont la contenance est à peu près triple du volume du liquide à transformer en écume. On remplit un moule du mélange de dis- persion et d'écume ainsi obtenu, après quoi on ferme le moule et on le chauffe d'abord,pendant 30 minutes, à 60 C et puis, dans un autoclave, pendant quatre heures, sous une pression de trois atmosphères.
Le produit obtenu est, après séchage, de
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l'ébonite poreuse dont les pores sont visibles à la loupe et dont le volume est approximativement double de celui que l'on obtiendrait en traitant le mélange de caoutchouc sans addition d'écume..
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Procédé de fabrication de caoutchouc cellulaire ou poreux et d'objets faits en ce caoutchouc, à partir de latex et autres dispersions aqueuses analogues, par (coagulation de la dispersion en présence de bulles de gaz réparties dans la dispersion, caractérisé en ce qu'on mélange à la dispersion une écume préparée séparément à l'aide du gaz formant les bulles.